无应力安装大跨度钢桁架拱桥合拢技术控制

二00七年四月无应力安装大跨度钢桁架拱桥合龙精度控制发表人：吴军国中铁四局集团第二工程有限公司常州经理部QC小组一、工程简介

新龙大桥是江苏省常州市京杭运河改线工程上的一座重要桥梁，该桥单跨过河，主桥采用三跨（30.7+100+30.7m）中承式连续钢桁架拱桥。桥宽36m，长161.4m，桁宽25m，桁梁节间长度5m，节点采用M24高强度螺栓栓接，杆件最长25m，最大起重量17.5吨；拱肋上下弦均为圆曲线型，矢高27.5m，矢跨比3.64，拱顶至中间支座高度为29.5m；全桥钢结构重1930t，钢桁架构件采用工厂加工制作，满樘支架法逐段安装，桁梁拱肋跨中合龙。新龙大桥钢桁架拱桥全景图二、小组概况钢桁架拱桥顺利合龙、整体线型达到设计要求活动目标60h活动时间3次/月活动频次2006.3～2006.11活动时间组员技术员资料员中专29男吴红星组员助工施工员中专38男杨文胜组员技术员技术主管大专25男杨海丰组员高工安装负责人大学58男鲍顺义组员高工工程部长大学35男马彬友副组长工程师项目经理大专39男吴曙光组长工程师项目总工大学27男吴军国小组职务职称职务文化程度年龄性别姓名吴军国组长2006.3.10建组时间7人小组成员人均48hTQC教育攻关型类型无应力安装大跨度钢桁架拱桥合龙精度控制课题名称中铁四局二公司常州经理部QC小组小组名称主桥桥面系预拱度通过调整钢吊杆实施，桥面竖曲线通过变截面横梁调整，拱肋上、下弦采用不同直径圆曲线形，线型控制难度大。全桥采用高强度螺栓连接，高栓达76000余套，高栓与栓孔仅-2mm的间隙，合龙段安装精度要求极高。桁梁拱桥节点均为空间三维稳定结构，安装节段刚度大，空间约束多，不易进行偏差调整，安装控制较难。主桥下原为深约6米的取土坑，后用灰土填筑满樘支架法施工，回填土及支架沉降量对桥梁线型影响较大。三、选题理由四、设定目标确保钢桁梁拱肋顺利合龙，整体线型达到设计要求。确保合拢哟QC小组经过咨询钢结构安装专业公司、外出观摩钢梁施工现场、聘请有经验的专家学者举行专题讲座，联合监控单位进行了理论计算，收集、掌握了部分钢桁架拱桥安装控制的相关资料。在充分掌握资料的基础上，结合本工程实际情况，QC小组召开了专题会议，会上各小组成员畅所欲言，对可能影响拱肋合龙、全桥整体线型的原因进行了分析和讨论，分析出各种影响因素。五、原因分析因果分析图桁架拱肋不能顺利合龙施工经验少人新工人未教育技术水平低施工未交底制作公差大图纸转化精度低加工制作加工设备精度低杆件变形运输吊装不规范焊缝收缩除变外部环境温度应力监控监测测量精度低测量仪器精度低测量方案不合理施工方法支承体系沉降量大支架变形量大回填土沉降量大体系转换不合理安装顺序不合理杆件变形量大要因确认表非要因现场验证图纸转化深度、精度关系到杆件加工制作的精度，大型钢结构厂现在多采用CAD软件自动转化，提高了设计图纸精度。图纸转化精度低4非要因调查分析技术交底不完善，不能较好指导施工，聘请了有经验的技术员进行讲课。施工未交底3非要因调查分析对新进场工人进行了专职培训，以老带新，提高了操作技能。新进场工人未教育2非要因调查分析大跨度钢桁架拱桥属集团公司首次施工，可借鉴经验少。通过培训、讲课掌握了测量监控方法，选择了有钢桁梁安装经验的单位合作施工。钢桁梁施工经验少1确认结果确认方法确认内容末端原因序号之一要因现场监测由于桁梁安装正值夏季，钢梁上下面温差达20℃，温差对桁梁轴线影响最大达32mm，合龙温度的选择至关重要。温度应力变形8非要因现场监测拱肋合龙后，桁梁自重仍由支架承重，支架拆除不当将引起杆件内力变化不均匀，从而影响桥梁整体线型效果。体系转换不合理9非要因现场监测钢桁梁杆件全部由板材组焊而成，焊缝收缩引起杆件徐变，对桁梁制作公差有一定影响。焊缝收缩徐变7非要因现场验证较长钢梁杆件比较柔软，运输不当或吊点不对易造成杆件变形或严重旁弯运输吊装不规范6要因现场验证桁梁节点栓孔达76000余个、最大重叠层达5层，制孔精度要求较高，采用机械下料、组焊、制孔等才能确保桁梁加工精度。加工设备精度低

5确认结果确认方法确认内容末端原因序号之二要因现场监测主桥位于深达6米的取土坑内，基坑回填土沉降量过大将会严重影响桁梁安装线型及增加拱肋合龙难度。回填土沉降量大

12非要因现场监测桁梁采用满樘膺架承重，拱肋支架高达32米，其变形量将严重影响拱肋标高，造成合龙、线型控制困难，支架搭好后进行预压，消除了非弹性变形。

支架变形量大11要因现场验证桁梁杆件空间稳定，安装后很难进行偏差调整，合理的安装顺序能较好保证高栓未施拧前钢梁处于少应力状态，保证了杆件不变形、旁弯。安装顺序不合理

10确认结果确认方法确认内容末端原因序号之三确认结果确认方法确认内容末端原因序号非要因现场验证钢桁拱桥节点均处于三维空间体系，测量控制较难，测量方案是否合理关系到桁架安装的精度及合龙段的安装。测量方案不合理14非要因现场验证由于拱肋合龙段安装精度较高，普通的测量仪器将无法满足合龙精度要求，桁梁线型较难控制。测量仪器精度低13之四回填土土沉降降量大大安装顺顺序不不合理理温度应应力变变形加工设设备精精度低低通过QC小组活活动，，组内内成员员对14条末端端因素素进行行充分分分析，，一致致认为为影响响钢桁桁梁拱拱肋顺顺利合合龙、、线型整整体效效果的的主要要原因因有以以下4条结论六、制制定对对策06.3.10～06.6.30吴曙光杨海丰杨文胜⑴提高回填土质量；⑵预留固结时间；⑶节点设置向上预抛高量；⑷节点设置千斤顶；⑸压密注浆。回填土安装期内沉降量δ小于15mm制定专项回填土施工方案回填土沉降量大4全过程吴军国鲍顺义杨海丰⑴召开专家论证会；⑵对各工况进行防真分析；⑶分三个阶段逐步调整安装误差。安装方案科学合理制定专项安装方案安装顺序不合理3全过程吴军国鲍顺义杨文胜⑴监测温度变化对桁梁变形的影响，为合龙段安装提供参考依据；⑵合龙温度选择在21±2℃；⑶合理解除临时支座约束。尽可能地减少温度应力对合龙段安装的影响合龙段安装时的现场温度与加工期平均温度接近温度应力变形206.3.10～06.5.10吴曙光吴军国杨海丰⑴杆件下料、组焊、校正、制孔均采用先进的全自动化数控设备，提高加工精度⑵杆件加工完成后进行半跨80m预拼装。确保杆件加工公差符合《<铁路钢桥制造规范》相关要求采用数控钻床提高加工精度加工设备精度低1完成时间负责人措施目标对策要因序号七、对对策实实施实施一一针对加加工设设备精精度低低数控钻钻床措施1：选择拥拥有丰丰富桁桁梁加加工经经验的的山海海关桥桥梁厂厂负责责桁梁梁加工工制作作，其先进进的等等离子子切割割机、、全自自动数数控钻钻床等等机械械设备备确保保了桁桁梁杆杆件制作公公差及及栓孔孔的精精度。。精密制制孔的的预拼拼节点点板高栓施施拧节节点板板措施2：每类杆杆件实实行首首检制制，第第一根加工工完成成后进进行制制作公公差检检查，，检查合格格后才才批量量生产产，出出厂前前进行行半跨80m预拼装装，检检查栓栓孔重重合率率及加加工精度度，确确保工工地一一次安安装合合格。。桥面系系试拼拼中跨试拼99%100%≤12.0箱型杆件对角线差100%100%0～+0.3±3.0主桁中心距100%100%-0.2～+0.3±3.0对角线100%100%-0.2～+0.2±5拱度100%100%-0.1～0±2.0节间长度100%100%-0.1～+0.1±2.0桁高96%70%2.0≤3.0工型、箱型杆件的弯曲98%70%≤2.53.0工型、箱型杆件的扭曲100%60%-0.1～+0.3±1.0L＞11m100%60%-0.4～+0.2±0.8l≤11m两端孔群中心距100%60%-0.2～+0.3±0.8多组孔群两相邻孔群中心距99%80%-0.1～+0.3±0.4两相邻孔距合格率检查频率平均实测值(mm)允许偏差(mm)项目预拼装装现场场质量量检验验对比比表实施二二针对温温度应应力变变形措施1:在安装装过程程中监监测温温度变变化与桁梁梁变形形量的的对应应关系系，作作为桁桁梁拱肋肋合龙龙段安安装误误差分分析的的重要要参考依依据。。y=0.01357+0.01474x温度变变化△△T与桁梁梁伸长长量δ对应关关系图图措施2:合龙段段安装装温度度选择择在21±±2℃℃，使安安装时时杆件件温度应应力等等效于于加工工制作作时的的初始始应力力，最最大限限度减减少温度度应力力对拱拱肋合合龙段段安装装的影影响。。措施3:桁梁拱拱肋合合龙后后，固固结永永久支支座，，解除除临时时支座座约束，，防止止产生生温度度集中中应力力破坏坏桁梁梁杆件件线型型。21℃℃措施1:根据现现场现现实情情况，，拟定定多种种安装装施工工方案案，邀请国国内知知名钢钢结构构专家家参与与方案案论证证，确确定采采用桥桥面系支支点合合龙，，拱肋肋跨中中合龙龙的满满樘支支架法法方案案。实施三三针对安安装顺顺序不不合理理满樘支架法法措施2:分别就就安装装过程程、下下拱弦弦、上上拱弦弦合龙龙等工工况进进行仿仿真分分析，，加密拼拼接节节点支支架，，设置置分配配梁，，确保保桁梁梁处于于少应应力状状态，，从理理论上保保证钢钢桁梁梁顺利利合龙龙的可可行性性及线线型的的整体体效果果。措施3:QC小组经经过认认真分分析，，将全全桥合合龙分分解成成三个个合龙龙阶段段，工况Ⅰ为桥面面系在在支点点处合合龙，，利用用活动动支座座调整整基座座轴线线及标标高；；工况Ⅱ为拱肋肋下弦弦在跨跨中合合龙，，合龙龙段安安装前前精密密测量量合龙龙误差差，选选择合龙龙温度度，吊吊入合合龙段段，利利用冲冲钉分分次校校正达达到拱拱肋合合龙；；工况况Ⅲ为拱肋肋上弦弦在跨跨中合合龙。。三个个阶段段有效效地将将合龙龙段安安装误误差层层层减减少，确确保全全桥最最终顺顺利合合龙。。各工况合龙误差值对比实施四四针对回回填土土沉降降量大大措施1:制定详详细的的施工工作业业指导导书，，彻底清清除基基底淤淤泥后后分层层用石石灰土土回填，每每层压压实度度≥96%，灰剂剂量≥≥5%。措施2:提前完完成土土坑回回填土土施工工，沉降稳稳定后后再浇浇筑顶顶层砼砼垫层层。沉降观测曲线沉降值预抛高高量设设置表表措施3:根据理理论计计算的的结果果，在在设计计预拱拱度的的基础础上加设0.4/1000线性预预抛高高量，，补偿偿基础础及支支架沉沉降。。措施4:QC小组结结合满满樘支支架法法安装装方案案，在在桁梁梁节点点中心处处设置置千斤斤顶，，根据据安装装阶段段节点点监测测变形形量调调整桁梁节节点标标高，，使钢钢桁拱拱桥预预拱度度始终终符合合设计计要求求。措施5:QC小组成成员在在桁梁梁安装装过程程中对对受力力节点点支架架处砼垫层层钻孔孔取芯芯，发发现砼砼垫层层脱空空，进进行压压密注注浆，，保证证基础的稳稳定。。节点调整示意图质量通过近近五个个月的的QC攻关，，新龙龙大桥桥钢桁桁架拱拱肋顺顺利合合龙，，合龙段段无后后钻孔孔及扩扩孔，，栓孔孔重合合率达达100%，落架后预预拱度完全满满足设计要要求，全桥桥线型达到到设计整体体效果，得到业主及及设计院等等的一致好好评。八、效果确确认不错不错钢桁梁安装装施工期间间，未发生生一例机械械吊装、人员伤亡事事故，现正正在审报集集团公司安安全文明标准工工地。于2006年4月30日开始吊装装至2006年9月10日全桥支架架拆除，用时133天，比计划划工期提前前21天。安全